Redis 事务锁机制秒杀

淡淡的烟草味﹌ 2022-10-11 01:27 143阅读 0赞

# 1-Redis 事务 #

## 1.1-事务简介 ##

Redis 事务是一个单独的隔离操作：事务中的所有命令都会序列化、按顺序地执行。事务在执行的过程中，不会被其他客户端发送来的命令请求所打断。

Redis 事务的主要作用就是串联多个命令防止别的命令插队。

## 1.2-Multi Exec Discard ##

从输入 Multi 命令开始，输入的命令都会依次进入命令队列中，但不会执行，直到输入 Exec 后，Redis 会将之前的命令队列中的命令依次执行。

组队的过程中可以通过 Discard 来放弃组队。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3loajE5OTIwNDE3_size_16_color_FFFFFF_t_70]  
案例：

*  组队成功，提交成功。  
    ![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3loajE5OTIwNDE3_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]
 *  组队阶段报错，提交失败。  
    ![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3loajE5OTIwNDE3_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]
 *  组队成功，提交有成功有失败。  
    ![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3loajE5OTIwNDE3_size_16_color_FFFFFF_t_70 3]

## 1.3-错误处理 ##

事务的错误处理：**组队中**某个命令出现了报告错误，执行时整个的所有队列都会被取消。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3loajE5OTIwNDE3_size_16_color_FFFFFF_t_70 4]  
若**执行阶段**某个命令报出了错误，则只有报错的命令不会被执行，而其他的命令都会执行，不会回滚。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3loajE5OTIwNDE3_size_16_color_FFFFFF_t_70 5]

## 1.4-Why 事务 ##

为什么要做成事务：有很多人有你的账户，同时去参加双十一抢购。

*  一个请求想给金额减 8000。
 *  一个请求想给金额减 5000。
 *  一个请求想给金额减 1000。

![在这里插入图片描述][20210629222557512.png]

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# 2-Redis 锁机制 #

## 2.1-悲观锁 ##

悲观锁(Pessimistic Lock)，顾名思义就是很悲观，每次去拿数据的时候都认为别人会修改，所以每次在拿数据的时候都会上锁，这样别人想拿这个数据就会 Block 直到它拿到锁。

传统的关系型数据库里边就用到了很多这种锁机制，比如行锁、表锁、读锁、写锁等，都是在做操作之前先上锁。  
![在这里插入图片描述][20210629222602876.png]

## 2.2-乐观锁 ##

乐观锁(Optimistic Lock)，顾名思义就是很乐观，每次去拿数据的时候都认为别人不会修改，所以不会上锁，但是在更新的时候会判断一下在此期间别人有没有去更新这个数据，可以使用版本号等机制。

乐观锁适用于多读的应用类型，这样可以提高吞吐量。Redis 就是利用这种 check-and-set 机制实现事务的。  
![在这里插入图片描述][20210629222608904.png]

## 2.3-WATCH ##

**命令：**

WATCH key [key …]

**说明：**

*  监视一个（或多个）key，若在事务执行之前这个（或这些）key 被其他命令所改动，那么事务将被打断。

**返回值：**

*  总是返回 OK。

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3loajE5OTIwNDE3_size_16_color_FFFFFF_t_70 6]

## 2.4-UNWATCH ##

**命令：**

UNWATCH

**说明：**

*  取消 WATCH 命令对所有 key 的监视。
 *  若在执行 WATCH 命令之后，EXEC 命令或 DISCARD 命令先被执行了的话，那么就不需要再执行 UNWATCH 了。
 *  因为 EXEC 命令会执行事务，因此 WATCH 命令的效果已经产生了；而 DISCARD 命令在取消事务的同时也会取消所有对 key 的监视，因此这两个命令执行之后，就没有必要执行 UNWATCH 了。

**返回值：**

*  总是返回 OK。

## 2.5-Redis 事务特性 ##

*  单独的隔离操作。
 *  事务中的所有命令都会序列化、按顺序地执行。事务在执行的过程中，不会被其他客户端发送来的命令请求所打断。
 *  没有隔离级别的概念 。
 *  队列中的命令没有提交之前都不会实际被执行，因为事务提交前任何指令都不会被实际执行。
 *  不保证原子性。
 *  事务中如果有一条命令执行失败，其后的命令仍然会被执行，没有回滚。

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# 3-Redis 秒杀 #

## 3.1-秒杀案例 ##

解决计数器和人员记录的事务操作  
![在这里插入图片描述][20210629222642716.png]

## 3.2-秒杀模拟 ##

**A、安装 AB 工具**

yum install httpd-tools -y

**B、使用 AB 工具**

# 模拟表单提交参数，以 & 符号结尾，存放当前目录
    vim postfile
    
    # 文件内容
    prodid=0101&

ab -n 2000 -c 200 -k -p ~/postfile -T application/x-www-form-urlencoded http://192.168.2.115:8081/Seckill/doseckill

**C、超卖**  
![在这里插入图片描述][202106292226566.png]  
![在这里插入图片描述][20210629222700282.png]

## 3.2-超卖问题 ##

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3loajE5OTIwNDE3_size_16_color_FFFFFF_t_70 7]  
**A、乐观锁淘汰用户，解决超卖问题**  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3loajE5OTIwNDE3_size_16_color_FFFFFF_t_70 8]

//增加乐观锁
    jedis.watch(qtkey);
     
    //3.判断库存
    String qtkeystr = jedis.get(qtkey);
    if(qtkeystr==null || "".equals(qtkeystr.trim())) {
    System.out.println("未初始化库存");
    jedis.close();
    return false ;
    }
     
    int qt = Integer.parseInt(qtkeystr);
    if(qt<=0) {
    System.err.println("已经秒光");
    jedis.close();
    return false;
    }
    
    //增加事务
    Transaction multi = jedis.multi();
     
    //4.减少库存
    //jedis.decr(qtkey);
    multi.decr(qtkey);
     
    //5.加人
    //jedis.sadd(usrkey, uid);
    multi.sadd(usrkey, uid);
     
    //执行事务
    List<Object> list = multi.exec();
     
    //判断事务提交是否失败
    if(list==null || list.size()==0) {
    System.out.println("秒杀失败");
    jedis.close();
    return false;
    }
    System.err.println("秒杀成功");
    jedis.close();

![在这里插入图片描述][20210719210342865.png]  
![在这里插入图片描述][2021062922280285.png]  
**B、继续增加并发测试**  
连接有限制  
ab -n 2000 -c 200 -k -p postfile -T ‘application/x-www-form-urlencoded’ http://192.168.140.1:8080/seckill/doseckill  
![在这里插入图片描述][20210629222812357.png]  
增加-r参数，-r Don’t exit on socket receive errors.  
ab -n 2000 -c 100 -r -p postfile -T ‘application/x-www-form-urlencoded’ http://192.168.140.1:8080/seckill/doseckill

**C、已经秒光，可是还有库存**  
ab -n 2000 -c 100 -p postfile -T ‘application/x-www-form-urlencoded’ http://192.168.137.1:8080/seckill/doseckill  
已经秒光，可是还有库存。原因，就是乐观锁导致很多请求都失败。先点的没秒到，后点的可能秒到了。

![在这里插入图片描述][20210629222819161.png]  
**D、连接超时：连接池解决**  
![在这里插入图片描述][2021062922282460.png]  
**连接池**：节省每次连接 Redis 服务带来的消耗，把连接好的实例反复利用。

通过参数管理连接的行为。

代码见项目中。

链接池参数：

*  MaxTotal：控制一个 pool 可分配多少个 Jedis 实例，通过 pool.getResource() 来获取。若赋值为 -1，则表示不限制。若 pool 已经分配了 MaxTotal 个 Jedis 实例，则此时 pool 的状态为 exhausted。
 *  maxIdle：控制一个 pool 最多有多少个状态为 idle（空闲）的 Jedis 实例。
 *  MaxWaitMillis：表示当 borrow 一个 Jedis 实例时，最大的等待毫秒数。若超过等待时间，则直接抛 JedisConnectionException。
 *  testOnBorrow：获得一个 Jedis 实例的时候是否检查连接可用性(ping())。若为 true，则得到的 Jedis 实例均是可用的。

## 3.3-LUA 脚本 ##

### 3.3.1-是什么 ###

![在这里插入图片描述][20210629222832485.png]  
Lua 是一个小巧的脚本语言，Lua 脚本可以很容易的被 C/C++ 代码调用，也可以反过来调用 C/C++ 的函数，Lua 并没有提供强大的库，一个完整的 Lua 解释器不过 200K，所以 Lua 不适合作为开发独立应用程序的语言，而是作为嵌入式脚本语言。

很多应用程序、游戏使用 LUA 作为自己的嵌入式脚本语言，以此来实现可配置性、可扩展性。其中包括魔兽争霸地图、魔兽世界、博德之门、愤怒的小鸟等众多游戏插件或外挂。

参考：[https://www.w3cschool.cn/lua/][https_www.w3cschool.cn_lua]

### 3.3.2-怎么玩 ###

**LUA 脚本在 Redis 中的优势**：

*  将复杂的或者多步的 Redis 操作，写为一个脚本，一次提交给 Redis 执行，减少反复连接 Redis 的次数，提升性能。
 *  **LUA 脚本是类似 Redis 事务，有一定的原子性，不会被其他命令插队，可以完成一些 Redis 事务性的操作**。
 *  注意 Redis 的 LUA 脚本功能，只有在 Redis 2.6 以上的版本才可以使用。

**利用 LUA 脚本淘汰用户，解决超卖问题**：Redis 2.6 版本以后，通过 LUA 脚本解决争抢问题，实际上是 Redis 利用其单线程的特性，用任务队列的方式解决多任务并发问题。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3loajE5OTIwNDE3_size_16_color_FFFFFF_t_70 9]

## 3.4-项目结构 ##

![在这里插入图片描述][20210629222850371.png]  
**A、第一版：简单版**

老师点10次，正常秒杀  
同学一起点试一试，秒杀也是正常的。这是因为还达不到并发的效果。  
使用工具ab模拟并发测试，会出现超卖情况。查看库存会出现负数。

**B、第二版：加事务-乐观锁(解决超卖),但出现遗留库存和连接超时**  
\*\*C、第三版：连接池解决超时问题 \*\*  
**D、第四版：解决库存依赖问题，LUA脚本**

local userid=KEYS[1]; 
    local prodid=KEYS[2];
    local qtkey="sk:"..prodid..":qt";
    local usersKey="sk:"..prodid.":usr'; 
    local userExists=redis.call("sismember",usersKey,userid);
    if tonumber(userExists)==1 then 
      return 2;
    end
    local num= redis.call("get" ,qtkey);
    if tonumber(num)<=0 then 
      return 0; 
    else 
      redis.call("decr",qtkey);
      redis.call("sadd",usersKey,userid);
    end
    return 1;

--------------------

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[20210629222850371.png]: /images/20221005/d0943fdb68e54d789805650f9fb1768d.png